一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，所述方法包括(1)采集電流電壓信號(hào)模數(shù)；(2)初始化參數(shù)，設(shè)迭代次數(shù)Num＝1；(3)計(jì)算頻率分辨率和相角分辨率；(4)構(gòu)建離散正弦信號(hào)原子；(5)選取最佳原子；(6)計(jì)算最佳頻率和最佳相角；(7)更新式Num＝Num+1所示的迭代次數(shù)；(8)判斷是否滿足計(jì)算誤差要求；(9)計(jì)算容性設(shè)備介損角。本發(fā)明避免了非同步采樣以及現(xiàn)場(chǎng)噪聲對(duì)介損角計(jì)算結(jié)果的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)介損角的準(zhǔn)確測(cè)量。本發(fā)明通過多次迭代及迭代匹配追蹤算法得到基波相位角的準(zhǔn)確值。
【專利說明】一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種介損角計(jì)算方法，具體講涉及一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介 損角計(jì)算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高壓電力設(shè)備中大部分是電容型絕緣設(shè)備，其絕緣性能用介損角的介質(zhì)損耗角S 的參數(shù)來衡量，它準(zhǔn)確反映了絕緣的整體性能。對(duì)介損角的精確監(jiān)測(cè)能為電氣設(shè)備故障診 斷提供可靠依據(jù)并為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供重要保障。
[0003] 正常情況下，介損角的值很小，約為0. 001?0. 02rad，實(shí)際測(cè)量中由于真值過小， 常容易被誤差所淹沒。介損角的監(jiān)測(cè)方法目前主要有硬件法和軟件法。硬件法主要包括西 林電橋法和數(shù)字化過零法，基于硬件法測(cè)量介損角計(jì)算速度快，但存在抗干擾能力差、測(cè)量 精度低、累計(jì)誤差等缺點(diǎn)。基于軟件法對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析與處理已成為目前介損角測(cè)量 的主要方法。其中，快速傅里葉分析法（FFT)目前應(yīng)用最廣，該法主要通過對(duì)容性設(shè)備電 壓、電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行加窗截?cái)?、并通過FFT變換求得電壓信號(hào)、電流信號(hào)相位角，進(jìn)而求 得介損角。然而由于電力系統(tǒng)的頻率常常發(fā)生波動(dòng)，難以保證對(duì)待分析的信號(hào)準(zhǔn)確做到同 步采樣或整周期截?cái)?，使FFT存在頻譜泄露以及柵欄效應(yīng)，其分析結(jié)果尤其是相位結(jié)果誤 差很大，難以直接將傅里葉分析用于介損角的測(cè)量。通?？刹捎眉哟敖?cái)嘁约邦l譜校正以 減小計(jì)算誤差。但是，采用加窗法并不能從根本上克服頻譜泄露的影響；同時(shí)，加窗后依然 存在柵欄效應(yīng)；而且，該法對(duì)采樣頻率有一定的要求，且為減小負(fù)頻率的影響采樣長(zhǎng)度不可 過短。這些原因都限制了傳統(tǒng)的基于FFT理論的介損角計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果精度的提高。 進(jìn)一步分析即可知曉，基于傅里葉分析的信號(hào)表示方法，試圖通過有限正交基函數(shù)的集合 來表示任意信號(hào)，一旦基確定下來后，信號(hào)的表示方法也就隨之確定，很難隨著信號(hào)的變化 進(jìn)行自適應(yīng)的改變，故傳統(tǒng)基于傅里葉分析的信號(hào)表示方法其表示信號(hào)的能力有限。進(jìn)而， 基于傅里葉分析原理的介損角測(cè)量算法，其計(jì)算結(jié)果精度也是受影響的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方 法，對(duì)被測(cè)電流電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)采樣，得到離散信號(hào)；通過被測(cè)信號(hào)在正弦信號(hào)過完備原 子庫(kù)中進(jìn)行迭代匹配追蹤以精確計(jì)算介損角值。其中，模數(shù)采樣是指通過對(duì)被測(cè)電流信號(hào)、 電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到兩信號(hào)離散序列，由于只要準(zhǔn)確分析基波信號(hào)，并不嚴(yán)格要求 高采樣頻率，可采用1?2. 5kHz，以減少硬件要求。該方法避免了非同步采樣以及現(xiàn)場(chǎng)噪聲 對(duì)介損角計(jì)算結(jié)果的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)介損角的準(zhǔn)確測(cè)量。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包 括
[0007] (1)采集電流電壓信號(hào)模數(shù)；
[0008] ⑵初始化參數(shù)，設(shè)迭代次數(shù)Num = I ;
[0009] (3)計(jì)算頻率分辨率和相角分辨率；
[0010] (4)構(gòu)建離散正弦信號(hào)原子；
[0011] (5)選取最佳原子；
[0012] (6)計(jì)算最佳頻率和最佳相角；
[0013] (7)更新式Num = Num+1所示的迭代次數(shù)；
[0014] (8)判斷是否滿足計(jì)算誤差要求；
[0015] (9)計(jì)算容性設(shè)備介損角。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟（1)包括測(cè)量容性設(shè)備電壓信號(hào)和電流信號(hào)，并用采樣頻率為fs的模數(shù)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)得到離散電壓信號(hào)Xu和離散電流信號(hào)X1，使采樣長(zhǎng)度為N。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟⑵包括對(duì)參數(shù)初始化，設(shè)當(dāng)前迭代次數(shù)Num = 1 ;令

【權(quán)利要求】
1. 一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，其特征在于，所述方法包括 (1) 采集電流電壓信號(hào)模數(shù)； (2) 初始化參數(shù)，設(shè)迭代次數(shù)Num = 1 ; (3) 計(jì)算頻率分辨率和相角分辨率； (4) 構(gòu)建離散正弦信號(hào)原子； (5) 選取最佳原子； (6) 計(jì)算最佳頻率和最佳相角； (7) 更新式Num = Num+1所示的迭代次數(shù)； (8) 判斷是否滿足計(jì)算誤差要求； (9) 計(jì)算容性設(shè)備介損角。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，其特征在 于，所述步驟（1)包括測(cè)量容性設(shè)備電壓信號(hào)和電流信號(hào)，并用采樣頻率為fs的模數(shù)轉(zhuǎn)換 環(huán)節(jié)得到離散電壓信號(hào)Xu和離散電流信號(hào)X1，使采樣長(zhǎng)度為N。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，其特征 在于，所述步驟⑵包括對(duì)參數(shù)初始化，設(shè)當(dāng)前迭代次數(shù)Num= 1 ;令.C,, =/；W=55HZ， /^ = /^=45?, 設(shè)置正整數(shù)M與J的數(shù)值；設(shè)定計(jì)算結(jié)果誤差限 e 〇
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，其特征在
計(jì)算當(dāng)前迭代次數(shù)下頻率分辨率與相角分 辨率。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，其特征在 于，所述步驟⑷包括由正弦信號(hào)原子構(gòu)建離散正弦信號(hào)原子
其中，為正弦信號(hào)，fs為采樣頻率；N為離散信號(hào)的采樣長(zhǎng)度，且有m = 0, 1，2,…，M ;j = 0, 1，2,…，J ;kn為正整數(shù)倍率歸一化系數(shù)，使得原子滿足歸一化條件，其 計(jì)算方法為：
6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，其特征在 于，所述步驟（5)包括根據(jù)匹配追蹤算法，按下式選取當(dāng)前迭代次數(shù)下最佳原子，
其中，〇?=，./=,)為最佳原子所在位置，I〈X，Gnm (m，j) > I為信號(hào)X與原子Gnm (m，j)的 內(nèi)積的絕對(duì)值，sup I〈X，Gnuii (m，j) > I 為 I〈X，GNum (m，j) > I 的最大值，且有 m = 0, 1，2,…，M，j =0, 1，2,…，J。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，其特征在
于，所述步驟（6)包括用公式 計(jì)算當(dāng)前迭代次數(shù)下的最佳頻率和最 佳相角。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，其特征 在于，所述步驟⑵包括更新式Num = Num+1所示的當(dāng)前迭代次數(shù)，；更新/iL，/.4?， ?Xum，him，
9. 如權(quán)利要求1所述的一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，其特征 在于，所述步驟⑶包括判斷是否滿足計(jì)算誤差要求，即返回步驟3; I#=,-則迭代停止，得到該信號(hào)基波相位角邊=多=, ' 1 ， 〇
10. 如權(quán)利要求1所述的一種基于迭代匹配追蹤容性設(shè)備介損角計(jì)算方法，其特征在 于，所述步驟（9)包括計(jì)算電流和電壓離散信號(hào)，得到其電流信號(hào)基波相位角病\電壓信號(hào)
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104360170SQ201410602142
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】王永強(qiáng), 袁帥, 謝軍, 畢建剛, 律方成, 楊寧, 楊圓, 常文治, 弓艷朋 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)（保定）, 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司